[发明专利]一种基于植物叶脉的仿生微流道系统精确成形方法

摘要

一种基于植物叶脉的仿生微流道系统的精确成形方法，先除树叶叶肉部分，获得树叶叶脉结构，在叶脉结构表面溅射金属薄膜得到叶脉掩膜，利用掩膜光固化技术将叶脉掩膜结构转移到粘附在玻璃板或硅片表面的光刻胶上，显影后得到光刻胶叶脉结构，然后在光刻胶叶脉结构的表面溅射一层金属薄膜，放入有机溶剂内，在非叶脉区域形成金属薄膜的掩膜层，制造出叶脉流道的硅模具或树脂模具，翻制出具有叶脉流道结构负型的硅橡胶模具，以硅橡胶模具为模板，可以在各种材料上精确复制出复杂的仿生叶脉微流道结构，本发明克服了直接利用自然植物叶脉做模具存在的结构易变形、易受损、不适宜于温度较高场合等缺点，为人工修饰自然叶脉结构性能提供了可能。

主权项

一种基于植物叶脉的仿生微流道系统的精确成形方法，其特征在于，包括以下步骤：1）分别制备质量分数为6%‑8%的氢氧化钠水溶液和4%‑6%的碳酸氢钠水溶液，将两种溶液按照1:1的体积比均匀混合，摘取叶质坚硬、叶脉清晰的新鲜树叶，将树叶放入混合溶液中并加热至沸腾，6‑20分钟后取出放入水中清洗，并用毛刷彻底剥离叶肉部分，压平干燥后得到完整的叶脉结构，然后在叶脉结构表面溅射或涂覆一层厚度为50‑500纳米的第一金属薄膜，得到叶脉掩膜，第一金属薄膜包括铬、铜、铂或金；2）将增粘剂添加在玻璃板或硅片表面，以1000转/分钟的速度旋涂10秒钟，在90‑100℃温度下静置10‑30分钟，然后将光刻胶以700转/分钟的速度均匀旋涂在增粘剂的表面，控制光刻胶的厚度为3‑6微米，在95℃温度下静置5‑10分钟；3）将叶脉掩膜放置在涂覆有光刻胶的玻璃片或硅片表面，置于平行紫外光下照射10‑15秒钟，然后将玻璃板或硅片浸泡在质量分数为0.5%的氢氧化钠溶液显影40‑50秒钟，取出后在95℃温度下烘干15分钟，在玻璃板或硅片上得到光刻胶叶脉结构；4）在光刻胶叶脉结构表面溅射或涂覆一层厚度为100‑250纳米的第二金属薄膜，浸泡在可溶解光刻胶的有机溶液中，随着光刻胶在有机溶液中的溶解，使得叶脉结构表面的第二金属薄膜从玻璃板或硅片上剥离，在玻璃板或硅片的非叶脉区域形成了金属掩膜层，第二金属薄膜包括铬、铜、铂或金；5）对于具有金属掩膜层的硅片，采用干法刻蚀的方法在硅片的非金属掩膜区域刻蚀出深度为50‑200微米的叶脉流道模具；而对于具有金属掩膜层的玻璃片作为光掩膜，采用步骤3）的方法在光敏材料上制备出深度为50‑400微米的叶脉流道模具；6）采用C4F8气体对步骤5）得到的叶脉流道模具表面进行低能处理5‑10分钟，再将液态硅橡胶单体与固化剂按照10：1的质量比均匀混合，然后填充在叶脉流道模具的表面，在真空环境下去除气泡，然后置于60‑95℃温度下1‑3小时使硅橡胶固化，冷却后脱模得到具有叶脉结构的硅橡胶模具；7）将硅橡胶模具的叶脉结构表面进行氧等离子体处理1分钟，以提高其表面亲水性，然后通过模具成形的方法在人工功能器件材料上制备复杂的叶脉微流道结构。